1.3.2. Архітектурні принципи Джона фон Неймана

Описана в 1946 році Джоном фон Нейманом архітектура комп'ютера дістала назву його імені. Оскільки це був опис реалізованого Преспером Екертом та Джоном Моучлі універсального комп'ютера ЕNІАС, створеного в Принстонському університеті, часом її іще називають принстонською. Головні особливості архітектури комп'ютера Джона фон Неймана:

• Інформація в комп'ютері ділиться на команди і дані.

• Команди вказують комп'ютеру, які дії і над якими операндами виконувати.

• Послідовність команд, за якою виконується алгоритм вирішення задачі, назива­ють програмою.

• Весь набір виконуваних комп'ютером команд називають системою команд ком­п'ютера.

• Дані - це числа і закодовані символи, які використовуються командами як операн-ди. Одні команди для інших також можуть бути операндами.

• Команди і дані представлено двійковим кодом.

• Немає відмінностей в представленні команд і даних. Наприклад, двійкове число 100011011100 може бути як командою, так і даним.

• Команди і дані зберігаються в одній пам'яті.

• Команди і дані зберігаються в пам'яті за відповідними адресами.

• Пам'ять мас довільну адресацію, тобто в кожному такті можна звернутися до до­вільної її комірки.

• Пам'ять є лінійною. Її адресу кодують двійковим кодом, починаючи від молодшої, всі розряди якої рівні нулю (00...0), до старшої, всі розряди якої рівні одиниці (11 ...1).

В основу роботи цього комп'ютера покладено принцип програмного керування. Тоб­то функціонування цього комп'ютера здійснюється потактово за вказівкою команд про-

31

грами. Програма разом з даними, які підлягають обробці, спочатку записується до осно­вної пам'яті. В кожному такті, залежно від типу архітектури комп'ютера, виконується команда або частина команди - мікрокоманда. Команда вказує тип виконуваної опера­ції та місце розміщення операндів і результату операції. Для виконання однієї команди необхідно провести наступні дії: записати до програмного лічильника адресу команди, зчитати із основної пам'яті команду за вмістом програмного лічильника, провести де­шифрування команди з метою її розпізнання, визначити адреси комірок пам'яті, в яких знаходяться операнди та до яких мають бути записані результати, зчитати ці операнди з пам'яті та подати в арифметико-логічний пристрій для опрацювання, виконати операцію над операндами та записати результати до основної пам'яті. Таким чином проводиться виконання всіх команд програми. По закінченню в основній пам'яті будуть знаходитися результати виконання програми.

Як буде видно далі, ці особливості характерні для більшості сучасних комп'ютерів.